relatività generale fisica quantistica
Pilastri della fisica moderna
I tre conflitti della fisica
Leggi del moto newtoniane
Leggi elettromagnetismo Maxwell
SOLUZIONE: la relatività ristretta
I tre conflitti della fisica
SOLUZIONE: la relatività generale
Forze newtoniane gravitazionali
Relatività ristretta
I tre conflitti della fisica
La materia
UP DOWN PROTONE NEUTRONE
CHE VEDIAMO è FATTA DI
ALTRE PARTICELLE
Identica all’elettrone
con massa maggiore di 200 volte
Tutte con una loro antiparticella
Le forze fondamentalisono quattro
Tiene insieme i protoni e i neutroni nei nuclei
Responsabile del decadimento
radioattivo di sostanze come l’uranio
La Relatività Ristretta
Nacque come tentativo di spiegazione
di quanto accade nel campo
dell’elettromagnetismo
DUE CARICHE ELETTRICHE SI ATTRAGGONO SE SONO DI SEGNODIFFERENTE E SI RESPINGONO SE
SONO DELLO STESSO SEGNO
+ -
+ +
FORZE ELETTRICHE E MAGNETICHE COME AZIONE A DISTANZA
Diede forma matematica agli esperimenti di Faraday e diedeUna serie di ragioni per pensare la LUCE COME UN
FENOMENO ELETTROMAGNETICO
MEZZO DI TRASMISSIONE DELLA LUCE E DEGLI EFFETTI ELETTROMAGNETICI
MEZZO DI TRASMISSIONE DELLA LUCE E DEGLI EFFETTI ELETTROMAGNETICI
ETERE CONTINUO
ETERE CONTINUO
MATERIA, ENERGIA ELETTRONE, LUCE DISCONTINUI, DISCRETI
FENOMENI QUANTISTICI
MATERIA, ENERGIA ELETTRONE, LUCE DISCONTINUI, DISCRETI
FENOMENI QUANTISTICI
Leggi quantitative dei fenomeni elettromagnetici
Secondo le equazioni avrebbero dovuto manifestarsi riscontrabili effetti del moto attraverso l’etere ma nessun effetto venne riscontrato
VENTO D’ETERE
LUCE
LUCE
In questo caso la luce dovrebbe viaggiare più velocementeIn questo caso la luce dovrebbe viaggiare più velocemente
In questo caso la luce dovrebbe viaggiare meno velocementeIn questo caso la luce dovrebbe viaggiare meno velocemente
VENTO D’ETERE
LUCE
LUCE
In questo caso la luce dovrebbe viaggiare più velocementeIn questo caso la luce dovrebbe viaggiare più velocemente
In questo caso la luce dovrebbe viaggiare meno velocementeIn questo caso la luce dovrebbe viaggiare meno velocemente
E INVECE IL MOTO DELLA LUCE ERA LO STESSO NEIDUE CASI
• Einstein comprese che, quando ci si muove a velocità prossime a quelle della luce, spazio e tempo subiscono trasformazioni che non le rendono più entità assolute
• Una sola cosa appariva costante nel passare da un sistema di riferimento ad un altro : la velocità della luce
• Egli partì proprio da qui, assumendo come postulato che,non lo spazio né il tempo, ma c sia invariante per tutti gli osservatori
• Einstein comprese che, quando ci si muove a velocità prossime a quelle della luce, spazio e tempo subiscono trasformazioni che non le rendono più entità assolute
• Una sola cosa appariva costante nel passare da un sistema di riferimento ad un altro : la velocità della luce
• Egli partì proprio da qui, assumendo come postulato che,non lo spazio né il tempo, ma c sia invariante per tutti gli osservatori
Principi della relatività ristretta
Principi della relatività ristretta
Principio di relatività: le leggi che regolano tutti i fenomeni fisici sono le stesse per due osservatori animati di mot rettilineo uniforme uno rispetto all’altro
Principio della costanza della velocità della luce: la luce si propaga nel vuoto con una velocità costante in tutte le direzioni, indipendentemente dalle condizioni di moto della sorgente e dell’osservatore
Principio di relatività: le leggi che regolano tutti i fenomeni fisici sono le stesse per due osservatori animati di mot rettilineo uniforme uno rispetto all’altro
Principio della costanza della velocità della luce: la luce si propaga nel vuoto con una velocità costante in tutte le direzioni, indipendentemente dalle condizioni di moto della sorgente e dell’osservatore
Primo concetto messo in discussione: la SIMULTANEITA’
A BM
Due eventi nei punti A e B sono simultanei quando giungono contemporaneamente nel punto medio M
Ma che succede quando abbiamo due osservatori, uno dei quali in moto rispetto ad un altro?
Questo segnale arriva prima dato il moto del treno
Due segnali partono insieme da A e B
I due segnali arrivano contemporaneamente in M
Gli eventi pertanto sono simultanei per l’osservatore in M sulla strada ferrata, ma sono successivi per l’osservatore M’ sul treno
Bisognava riconsiderare il
TEMPO
Bisognava riconsiderare il
TEMPO
TEMPO UNIVERSALE
TEMPO PROPRIO
Orologio a luceOrologio a luce
Ma cosa è il tempo?Definiamolo pragmaticamente come la
quantità misurata da un orologio. Definiamo orologio uno strumento con un ciclo di moto regolare
Ma cosa è il tempo?Definiamolo pragmaticamente come la
quantità misurata da un orologio. Definiamo orologio uno strumento con un ciclo di moto regolare
Orologio a luceOrologio a luce
Vediamo come il moto influenza il tempo
Vediamo come il moto influenza il tempo
Senso del moto
La v della luce è costante, la traiettoria è più lungaL’OROLOGIO BATTE PIU’ LENTAMENTE
E’ valido per tutti gli orologi?
E’ valido per tutti gli orologi?
Possiamo vivere più a lungo?
Possiamo vivere più a lungo?
Un orologio ritarda in proporzione all’aumentare della velocità. Possiamo vivere più a lungo rimanendo in moto?
E’ stato verificato che un MUONE vive più a lungo se in moto ma…
Un orologio ritarda in proporzione all’aumentare della velocità. Possiamo vivere più a lungo rimanendo in moto?
E’ stato verificato che un MUONE vive più a lungo se in moto ma…
La quantità di libri letta nella vita di un MUONE è
la stessa
La quantità di libri letta nella vita di un MUONE è
la stessa
Per il muone in moto, se è vero che vive più a lungo, è anche vero che rallenta la sua capacità di lettura
Non cambia la “quantità di vita”
Paradosso dei gemelli
Quando il gemello torna a terra trova il suo gemelloinvecchiato molto più di lui….. E viceversa
Viaggia con moto rettilineo uniforme
L’osservatore da terra vede l’aviatore estremamente lento nei
movimenti , tutto nel velivolo apparerallentato
Ma per l’aviatore siamo noi cheviaggiamo a 260.000 km/s e quindi
vede noi rallentati
Un corpo in moto risulta accorciato lungo la direzione del moto
Un corpo in moto risulta accorciato lungo la direzione del moto
Questo osservatore misura il treno e lo trova lungo 100 m
Questo osservatore misura il treno e lo trova lungo 80 m
Tutto quello che si trova sul treno apparirà all’osservatore a terraaccorciato nel senso della marcia de convoglio
II
I due principi conducono alla contrazione dello spazio che
I due principi conducono alla contrazione dello spazio che
Nel caso che un corpo si muovesse alla velocità della lucesarebbe massima, scomparirebbe una dimensione.
Una velocità maggiore della luce non ha alcun significato fisico
La quarta dimensioneLa quarta dimensioneEinstein scoprì che il moto può essere ripartito ,
non solo delle dimensioni spaziali, ma anche in
quella temporale.
Einstein scoprì che il moto può essere ripartito , non solo delle dimensioni spaziali, ma anche in
quella temporale. t s t s
Corpo fermo Corpo in moto
E’ in netto contrasto con la meccanica classica che considerava anche velocità infinite: cambiano le regole di composizione di v
Per v piccole vale in prima approssimazione la meccanica classica
Una grande idea di Einstein
Una grande idea di Einstein
Tutti gli oggetti nell’universo sono sempre in moto nello spaziotempo con una velocità fissa: quella della luce
Tutti gli oggetti nell’universo sono sempre in moto nello spaziotempo con una velocità fissa: quella della luce
t
s
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Corpo fermo Corpo in moto Corpo in moto alla velocità della luce
t
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Viene mutato profondamente
Se un corpo raggiungesse la velocità della luce, nessuna forzala potrebbe più aumentare, non si produce più accelerazione
Nella meccanica relativistica quanto più la velocità di un corpo è grande, tanto più è difficile accrescerla
Questa resistenza è la MASSA
LA MASSA AUMENTA CON LA VELOCITA’
A parità di forza si produce accelerazione diversa su sferette in moto o sferette ferme. La velocità resiste al moto come
la materia
L’energia sotto qualunque forma si comporta come la materia Non c’è differenza sostanziale tra massa ed energia
C’è una sola legge di conservazione di massa-energia
Questa equivalenza è stata dimostrata da un evento terrificante